王杰
[摘 要]膨胀土是一种高塑性黏土，根据内部水分含量的变化会反复胀缩变形，性质极不稳定。在膨胀土地区修建岩土工程，常常因为膨胀土的胀缩变形导致地基沉降、倾斜或建筑墙体裂缝，如果不能及时采取有效的处理措施，后果十分严重。我国膨胀土地区分布面积广泛，分析膨胀土地区工程地质常见问题并制定针对性的处理措施，成为保障工程质量安全的一种有效措施。
[关键词]膨胀土；岩土工程；地质问题；处理措施
中图分类号：U212.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0370-01
引言
膨胀土的主要组成成分是蒙脱石和伊利石，吸水后能够迅速膨胀，失水后急剧收缩，经过反复数次胀缩后膨胀土的自身结构受到严重破坏，失去稳定性，承载力也会严重下降。文章首先对膨胀土的胀缩成因和造成的危害进行了概述，随后分析了膨胀土地区常见的工程地质问题，并给出处理对策，最后结合实际案例，就如何做好膨胀土的有效处理提出了几点建议。
一、膨胀土的膨胀收缩成因及危害
1、膨胀土的膨胀收缩成因
膨胀土具有较强的亲水性，当土体吸收一定量的水分后，由于外部含水量较高，因此会逐渐膨大，水分的存在导致土壤颗粒之间的粘结度降低。当粘结力不能承受土壤自身重力时，就会出现裂缝、崩塌。随着膨胀土吸水时间的延长，土壤解析程度越严重。当土壤中含水量降低时，土壤颗粒间的引力增加，原本膨胀的土壤开始收缩。
2、膨胀土的危害
膨胀土的收缩特性会导致修建在该地区上的建筑工程质量受到严重的安全隐患，且随着时间的增加这种不安全因素会逐渐提升。在一些膨胀土发育严重的地区，甚至会因为反复的膨胀收缩而造成地基不稳。具体的危害主要体现在三个方面：（1）区域建筑物呈现出群体性的开裂。尤其是在气候异常的年份，雨水过多或干旱严重，都会加剧膨胀土地区建筑工程的裂缝问题；（2）建筑裂缝大多集中在墙角、门窗、山墙等位置，在一些主要受力结构中裂缝问题尤其明显，裂缝形状以“八”字形和“X”字形为主。（3）建筑地板或其他地坪会出现向上隆起并在顶部形成裂缝。
二、膨胀土地区地质工程问题及采取的措施分析
1.采取有效的措施
（1）在膨胀土地区进行施工时，需要尽量避免结构复杂的建筑类型，由于地质本身容易产生变化，建筑结构过于复杂会加深膨胀土质对建筑结构稳定性能的影响作用。为了保证膨胀土地区地质工程的有效开展，需要在下面几个区域设置沉降缝。
①为了缓解膨胀土对建筑工程质量的影响，我们需要在适当的位置设置沉降缝降低地层发生变化对建筑工程稳固性的影响。首先要在挖方和填方的交界区域设置沉降缝，当发现地基土表层呈现不均匀现象时同样需要设置沉降缝；
②在膨胀土的长期作用下建筑物的转折部位易于产生裂缝，对建筑物使用性能的影响是不可忽视的，为此，需要在此处设置沉降缝，减少转折结构的作用力。另外，建筑平面中的负荷差异较大部位本身在压力的作用下就易于产生裂缝，在膨胀土的作用下会加深裂缝对建筑物的影响，同时需要在适当的位置设置沉降缝为其缓解压力；
（2）为提升建筑整体的稳固性能，可以在地基施工作业中对转角部分的地基进行加固，进而降低地质变化对建筑物的影响，同时也会对转角位置的墙体进行优化处理，确保其强度可以抵抗地层变化的作用力。
（3）采用新型结构布置形式。
2.采取有效的结构措施
（1）基础形式：针对弱膨胀土地基的施工可以采用条形基础，通过加深地基的深度来稳定建筑主体，在地基压力较小的情况下还可以采用墩基的方式来巩固建筑稳定性能。
（2）承重砌体结构：由于膨胀土地区极易发生变形，对建筑地基结构和主体结构强度的要求较高，为此，在膨胀土区域的建筑工程不宜采用对变形较为敏感的结构或者材质，如空心砖、砌块、无砂混凝土切块等。同时建筑结构也要以实体结构为主，尽量减少镂空设计或者砖拱设计。
（3）设置圈梁：圈梁是加固房屋顶部的关键技术，针对膨胀土区域的建筑来说，在条件允许的情况下可以在每层设置圈梁。
3.膨胀土地基处理
在进行膨胀土地基施工时为了降低膨胀土的收缩性能对建筑基础的影响作用，我们可以采用有效的措施对膨胀土的土质进行改良，从根本上降低膨胀土的变形能力。在以往的施工工程中较为常用的处理改良方式为换土、添加砂石垫层和土性改良等方式，在建筑工程功能性质要求较高的情况下还可以利用桩基施工来提升建筑物的整体性能。
（1）换土：在对膨胀土的膨胀变化性能进行分析之后，在地基部分添加适量的非膨胀材料，或者使用灰土代替膨胀土，其厚度依据膨胀土的变形系数确定。
（2）改良土质：在地基施工区域添加降低膨胀土变形性能的材料或者添加大量非膨胀材料来减少膨胀变形。
（3）桩基础：桩基础应穿过膨胀土层，使桩尖进入非膨胀土层，或伸入大氣影响急剧层以下一定深度。
三、工程实例分析
1.工程概况
南水北调中线一期工程总干渠膨胀土试验段工程位于陶岔——沙河南段南阳市卧龙区靳岗乡，起点桩号100+500，终点桩号102+550，全长2.05km。其中桩号（100+500）—（101+850）为弱膨胀土渠段，桩号（101+850）—（102+550）为中膨胀土渠段。
2.处理方法
南阳段的膨胀土主要有弱膨胀土和中膨胀土，针对不同渠段膨胀土性质的差异，南阳段膨胀土试验对膨胀土采用了四种不同的处理方法，即非膨胀土换填、膨胀土加土工格栅换填、土工袋和膨胀土水泥改性土。
四、膨胀土的处理方法
通过上文分析可以得出膨胀土工程地质存在的问题，从而总结出一些科学有效的处理方法。
1、垫层处理
对于膨胀土分布面积较小、埋藏较浅的地区，可以通过垫层处理，提高地基的承载力，消除膨胀土的危害影响。利用挖掘机械将表层的膨胀土挖出，然后进行基底的平整，重新填埋一些硬度较大的砂石垫层。这样一来，地基承载力可以大幅度提升，在此基础上建设的建筑物也会更加稳定。
2、砂桩处理
砂桩与垫层相结合的的办法在于改变膨胀土的内因特性。布桩宜采用梅花点或矩形点布桩，砂桩的长度应大于大气影响深度，桩径及桩距视膨胀土等级而定，一般取置换率为6.5-12%，砂为中砂，垫层顶面必须有防水措施，但该方法只有膨胀土等级较高时才采用。
3、桩基础处理
对于埋深较大（大于8.0米）上覆土层强度指标较低的膨胀土层，可考虑采用桩及扩底桩等基础形式，膨胀土首选为桩基持力层。据有关资料，此时膨胀土可按一般粘性土考虑，结合其特点，桩侧平均摩阻力值宜取180kPa，通过几种桩型试验和应用情况的分析比较，认定扩底桩是较为理想的桩基形式。
结语
膨胀土的特性决定了这种地质的不稳定性，尤其是修建在膨胀土地区的建筑工程，更应当提前做好地基处理工作，以保证建筑质量安全。现阶段用于处理膨胀土的方法较多，施工人员可以根据实际的勘察结果，以及工程建设的需要，有针对性的选择处理措施，确保处理效果的最优化。除此之外，施工过程中也要做好现场技术控制，消除安全隐患，切实维护好膨胀土地区岩土工程的稳定性和安全性。
参考文献
[1] 李聚兴，韩胜杰.南水北调中线总干渠邯邢段膨胀土渠道滑坡原因分析及处理措施[J].河北水利，2017（2）：10-10.
[2] 韩莹莹，冯媛媛.芜申线航道东坝段膨胀土地质灾害研究及治理措施[J].中国水运月刊，2017，17（6）：343-345.
